基于ZigBee家庭网络与Internet协议转换的家庭网关设计研究

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1、分类号：TP39310710-2015524019专业硕士学位论文基于ZigBee家庭网络与Internet协议转换的家庭网关设计研究丁旭兵导师姓名职称郭兰英教授申请学位级别工程硕士学科专业名称计算机技术论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年6月3日学位授予单位长安大学StudyontheDesignofHomeGatewayBasedonZigBeeHomeNetworkandInternetProtocolADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：DingXubingSupervisor：ProfessorG

2、uoLanyingChang’anUniversity,Xi’an,China·I摘要随着智能家居的发展，越来越多的家庭内部设备需要接入以太网，因此就需要设计家庭网关对其进行统一的上网接入服务。而ZigBee技术因为具有无线应用，且在低功耗情况下可以满足数据通信速度要求等特点，在无线传感网络中的研究获得了广泛的应用。本次设计目的是设计基于ZigBee家庭网络与Internet协议转换的家庭网关，并测试网络的互通性。本文首先对智能家居系统做了简单概述，介绍了国内外智能家居发展现状。其次，概述了ZigBee无线通信技术特点，对网络拓补结构和ZigBee协议栈的整体架构结构进行了分析，接着对网关

3、系统总体设计进行了介绍，阐述了网关系统的实现方法，在系统硬件设计方面选用支持ZigBee应用的且具有增强工业标准的8位8051微控制器内核的CC2430作为网关的核心芯片。选取RTL8019AS芯片作为以太网控制芯片，MC323模块作为GPRS传输模块。并为各芯片设计必要的外围电路，设计JTAG编程接口等完成家庭网关的硬件设计。软件方面通过对芯片初始化、串口收发和无线收发控制等函数的编写，实现ZigBee网络数据与Internet数据格式的转换，完成数据的传输。论文最后给出面向智能家具系统的测试方案，并对搭建的系统进行实际测试和分析测试结果。结果表明该家庭网关能够实现ZigBee网络与In

4、ternet的互连且数据传输稳定可靠，达到了设计的预期目标，验证了思路的正确性。关键词：ZigBee,智能家居，家庭网关，以太网，GPRSIIAbstractWiththedevelopmentofIntelligentHome,increasingnumberoffamilyuseddevicesshouldbeconnectedwithEthernet,sothedesignationandunifiedinternetaccessserviceofgatewayforfamilyisnecessary.Withthefunctionofwirelessapplication,Zigb

5、eetechnologycansatisfysomedemandfordatacommunicationsuchasthehighspeed,sotheresearchonwirelesstransducerhasbeenappliedwidely.TheaimofourdesignationforfamilygatewayisbasedonZigbeefamilynetworkandInternetprotocoltransfer,andthetestontheinterconnectionofnetworkwillbeincluded.Thisarticlefirstmakesabri

6、efoverviewofsmarthomesystem,andintroducesthedevelopmentstatusofsmarthomeathomeandabroad.Secondly,thetechnicalcharacteristicsofZigBeewirelesscommunicationtechnologyaresummarized,thenetworkextensionstructureandtheoverallarchitecturestructureofzigbeeprotocolstackareanalyzed,thentheoveralldesignofgate

7、waysystemisintroduced,andtheimplementationmethodofgatewaysystemiselaborated.intermsofsystemhardwaredesign,cc2430,whichsupportsZigBeeapplicationandhasan8-bit8051microcontrollerkernelwithenhancedindustrialstandards